基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置的技術(shù)分析及市場應(yīng)用

尉潔+田勇+楊益鈞

摘 要：基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置是一種結(jié)合機械臂及掃雷排雷設(shè)施的具有可垂直起降能力并且能在空中自主掃雷的小型無人飛行器，其可廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域上。

關(guān)鍵字：多旋翼飛行器；自主掃雷裝置；技術(shù)分析；市場應(yīng)用

1 研究意義

黨的十八大勝利召開，在黨的十八大中提出實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，強調(diào)科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置。其中在《中國制造2025》中我國重點強調(diào)了機器人在國防軍工的應(yīng)用需求，并鼓勵支持積極研發(fā)新產(chǎn)品，促進機器人標準化、模塊化發(fā)展，擴大市場應(yīng)用的戰(zhàn)略要求。除此之外，在2016年發(fā)表的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》的戰(zhàn)略任務(wù)之第四條是“深化軍民融合，促進創(chuàng)新互動”，鼓勵支持按照軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略總體要求，發(fā)揮國防科技創(chuàng)新重要作用，加快建立健全軍民融合的創(chuàng)新體系，形成全要素、多領(lǐng)域、高效益的軍民科技深度融合發(fā)展新格局。

基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置的研究是積極響應(yīng)中共中央對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的鼓勵和支持的一項創(chuàng)新性項目。傳統(tǒng)掃雷的幾種方式，不是讓人或者動物去冒險，就是出動價值連城的裝備，不僅效率極低，而且容易發(fā)生事故，還要付出驚人的財力、精力，甚至是排雷人員的生命?；诙嘈盹w行器的自主掃雷裝置是一款低成本、高效率、零傷亡的自主掃雷裝置，是將多旋翼飛行器與掃雷裝置相結(jié)合，結(jié)合機械臂，掃雷排雷設(shè)施所制作的一種可自主掃雷的多旋翼飛行器。

2 技術(shù)分析

1、先進性

基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置主要由上下兩部分組成，上面部分為多旋翼飛行器，下面部分為自主掃雷裝置。在多旋翼下方安裝掃雷裝置，即采用結(jié)合機械臂，掃雷排雷設(shè)施形成的一個系統(tǒng)裝置。

該裝置的先進性之一是采用多旋翼飛行器為搭載平臺。它通過上下共軸放置的電機提供升力，通過改變旋翼轉(zhuǎn)速來調(diào)整姿態(tài)，通過調(diào)整姿態(tài)進一步實現(xiàn)位置控制，與常規(guī)的單旋翼直升機相比，多旋翼飛行器簡化了設(shè)計的維護成本。其次，利用多旋翼為搭載平臺，飛行器的承重能力得到很大的提高，使作品的穩(wěn)定性更加可靠。同時，由于多個旋翼允許每個旋翼具有較小的直徑，所以該裝置還具有懸停性能優(yōu)異、機動靈活性高、機械結(jié)構(gòu)緊湊、零部件可靠性高等優(yōu)點，能以較小的風險勝任更具挑戰(zhàn)性的飛行環(huán)境。

其先進性之二就是其獨特的掃雷裝置，與傳統(tǒng)的掃雷裝置相比，其掃雷裝置最大的特點就是以多旋翼飛行器為搭載平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械臂，掃雷排雷設(shè)施形成的一個系統(tǒng)裝置。裝置內(nèi)部設(shè)有的定位系統(tǒng)，還可以對已經(jīng)檢查過的地方進行記錄，不再進行重復掃描，這一獨特的自主掃雷裝置實現(xiàn)了多旋翼可以在空中自主掃雷的功能，而且通過遙控多旋翼飛行器進行操作，其操作簡便，不會造成人員傷亡，同時其準確性較高，大大提高了排雷的速度。

2、性能參數(shù)

不帶槳尺寸：長562mm 寬487mm 高600mm

帶槳尺寸：長600mm 寬600mm 高600mm

機體重量：小于2.5kg

續(xù)航時間：25min（一塊電池飛行時間約18分鐘）

掃描范圍：1500平方米左右

工作時飛行器距離地面高度：大于等于1m

3、工作過程

在遙控多旋翼飛行器的過程中自主掃雷主要分為掃雷，標記，排雷三個過程。

掃雷：利用該飛行器內(nèi)置的GPS，在地面站地圖上繪制出飛行軌跡，并用超聲波進行地形跟隨，讓飛行器與地面保持相對設(shè)定的高度，掃描整個雷區(qū)。如圖1所示。

標記：飛行器下方探測器檢測到地雷時，利用GPS將相對應(yīng)地理坐標輸出并存在飛行日志里，這樣我們就獲取了地雷的精確位置。如圖2所示。

3）排雷：遙控多旋翼無人機和機械臂，將小型雷管準確放置在被標記的位置，待裝置離開時定時引爆。如圖3所示。

4、優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)掃雷，基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置的優(yōu)勢主要有以下幾點：

1）該裝置通過遙控飛行器來操作排雷，大大改善了原本手持掃雷、掃雷車等傳統(tǒng)方式的局限性，避免了人或動物去冒險，工作人員犧牲概率幾乎為零；

2）該裝置基于多旋翼飛行器的支持，該裝置工作快速且高效，是傳統(tǒng)掃雷排雷技術(shù)工作速度的20倍；

3）該裝置靈活、穩(wěn)定，能實現(xiàn)以較小的風險在更具挑戰(zhàn)性的環(huán)境下進行掃雷排雷任務(wù)

4）該裝置成本低，不到傳統(tǒng)排雷技術(shù)的2倍，可以被大規(guī)模使用；

5、局限性

由于該裝置是基于多旋翼飛行器的裝置，在飛行上會受到地形的限制，本裝置主要適應(yīng)于較平曠如平原等地形較不復雜的地方進行自主掃雷，這也是本裝置的局限性所在。

3 市場應(yīng)用

基于多旋翼飛行器的自主掃雷裝置主要應(yīng)用到國防軍事上。比如可以將其運用于軍事演練等小規(guī)模非正式軍事化場合中，具有便于操作、利于軍事戰(zhàn)略布局等優(yōu)點。近年來，軍用無人機的使用數(shù)量、種類和頻次等呈快速增長趨勢，大力發(fā)展無人機已經(jīng)成為當今世界軍事強國軍方的共識。二十一世紀以來，各國已經(jīng)紛紛出臺各自的無人機發(fā)展規(guī)劃，并加大投入力度，軍用無人機的發(fā)展呈現(xiàn)前所未有的熱潮?？梢灶A(yù)見，無人機今后將會以其特有的優(yōu)勢在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮舉足輕重的作用?；诙嘈盹w行器的自主掃雷裝置的研究是順應(yīng)全球國防科技發(fā)展的潮流，其在軍事領(lǐng)域上的應(yīng)用前景較為廣闊。

4 結(jié)束語

新時代的戰(zhàn)爭不再是常規(guī)武器之間的較量，而是科學技術(shù)之間的比拼。無人機在軍事領(lǐng)域使用的范圍也在不斷拓展，很多高危險高強度的有人飛機任務(wù)正在被無人機所取代?；诙嘈盹w行器的自主掃雷裝置通過遙控飛行器來操作掃雷排雷，大大改善了原本手持掃雷、掃雷車等傳統(tǒng)方式的局限性，而且此裝置的研究也是順應(yīng)中國國防科技發(fā)展的潮流。

參考文獻

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